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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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Faserbahnarchitektur

Die Forschungsgruppe „Faserbahnarchitektur“ (FA) entwickelt Techniken, die den dreidimensionalen Verlauf von Nervenfaserbahnen in Maus-, Ratten-, Affen- und Menschen-Gehirnen mit mikroskopischer Auflösung rekonstruieren. Als Schlüsseltechnologie wird das bildgebende Verfahren „Three-dimensional Polarized Light Imaging“ (3D-PLI) eingesetzt.

Saggital brain section of the human hippocampus measured with 3D Polarized Light Imaging

3D-PLI rekonstruiert die Nervenfaserrichtungen in postmortem Gehirnen mit einer Auflösung von wenigen Mikrometern. Um die räumlichen Faserrichtungen zu bestimmen, werden ungefärbte histologische Gehirnschnitte in einem Polarimeter mit polarisiertem Licht durchleuchtet und die Doppelbrechung (optische Anisotropie) gemessen. Mit 3D-PLI können sowohl der Verlauf von weitreichenden Faserbündeln wie auch einzelne Nervenfasern untersucht werden, was 3D-PLI zu einer Brückentechnologie zwischen der makroskopischen und mikroskopischen Skala macht.

Die FA-Gruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung von Mikroskopietechniken, Methoden für Signal- und Bildverarbeitung sowie Simulationen.

MikroskopieSignal- & BildverarbeitungTheorie & Simulation
  • Hardware-Entwicklung
  • Automatisierung
  • Polarimetrie
  • „High Performance Computing“
  • Bildsegmentierung und -registrierung
  • Visualisierung
  • Modellbildung
  • Theoretische Optik
  • Rechnergestützte Elektrodynamik

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Kollaborationen

Bilder Faserbahnarchitektur

Coronal section of a human brain measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
Coronal section of a vervet brain measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
Coronal section of a rat brain measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
Detail of a vervet coronal brain section measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
Lenticular fascicle in a human brain section measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
U-fibers in a human brain section measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)
Cortical nerve fibers in a human brain section measured with 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI)

Ausgewählte Publikationen

  • Zeineh, M.; Palomero-Gallagher, N.; Axer, M.; Gräßel, D.; Goubran, M.; Wree, A.; Woods, R.; Amunts, K.; Zilles, K. Direct Visualization and Mapping of the Spatial Course of Fiber Tracts at Microscopic Resolution in the Human Hippocampus. Cerebral Cortex (2016) 10.1093/cercor/bhw010
  • Caspers, S.; Axer, M.; Caspers, J.; Jockwitz, C.; Jutten, K.; Reckfort, J.; Gräßel, D.; Amunts, K.; Zilles, K. Target sites for transcallosal fibers in human visual cortex - A combined diffusion and polarized light imaging study. Cortex, 72 (2015), 40-53
  • Dohmen, M.; Menzel, M.; Wiese, H.; Reckfort, J.; Hanke, F.; Pietrzyk, U.; Zilles, K.; Amunts, K.; Axer, M. Understanding fiber mixture by simulation in 3D Polarized Light Imaging. NeuroImage 111 (2015), 464 – 475
  • Menzel, M.; Michielsen, K.; De Raedt, H.; Reckfort, J.; Amunts, K.; Axer, M. A Jones matrix formalism for simulating three-dimensional polarized light imaging of brain tissue. Journal of the Royal Society Interface 12 (2015), 20150734
  • Reckfort, J.; Wiese, H.; Pietrzyk, U.; Zilles, K.; Amunts, K.; Axer, M. A multiscale approach for the reconstruction of the fiber architecture of the human brain based on 3D-PLI. Frontiers in Neuroanatomy 9 (2015), 118
  • Zilles, K.; Palomero-Gallagher, N.; Gräßel, D.; Schlömer, Ph.; Cremer, M.; Woods, R.; Amunts, K.; Axer, M. High-Resolution Fiber and Fiber Tract Imaging Using Polarized Light Microscopy in the Human, Monkey, Rat, and Mouse Brain. In: Axon and Brain Architecture, Rockland, K. (ed.), pp. 369 – 389, Elsevier (2015)
  • Axer, M.; Amunts, K.; Gräßel, D.; Palm, C.; Dammers, J.; Axer, H.; Pietrzyk, U.; Zilles, K. A novel approach to the human connectome: Ultra-high resolution mapping of fiber tracts in the brain. 
NeuroImage, 54 (2011), 1091 – 1101
  • Axer, M.; Gräßel, D.; Kleiner, M.; Dammers, J.; Dickscheid, T.; Reckfort, J.; Hütz, T.; Eiben, B.; Pietrzyk, U.; Zilles, K.; Amunts, K.: High-resolution fiber tract resconstruction in the human brain by means of three-dimensional polarized light imaging. Frontiers in Neuroinformatics, 5 (2011)
  • Palm, C.; Axer, M.; Gräßel, D.; Dammers, J.; Lindemeyer, J.; Zilles, K.; Pietrzyk, U.; Amunts, K.
 Towards ultra-high resolution fibre tract mapping of the human brain – registration of polarised light images and reorientation of fibre vectors
. Frontiers in Human Neuroscience, 4 (2010) 9, 1 – 16

Zusatzinformationen

Leiter der Arbeitsgruppe

Dr. rer. nat. Markus Axer

Gebäude: 15.9, Raum: 3029

Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1)
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich

Telefon: +49 2461 61-6314
Fax: +49 2461 61-2820
E-Mail: m.axer@fz-juelich.de

Management

Stefanie Hennen

Gebäude: 15.9, Raum: 3020

+49 2461 61-9167
 +49 2461 61-3483
s.hennen@fz-juelich.de

Julia Scheuvens

Gebäude: 15.9, Raum: 3021

+49 2461 61-2481
+49 2461 61-3483
j.scheuvens@fz-juelich.de

Adresse

Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1)
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich

Gebäude: 15.9


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